(57)【要約】【課題】エンコーダのプリセットに要する時間を大幅に短縮することができ、位置決めデータの記憶容量が制限されることが無い位置決め制御装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる位置決め制御装置２０は、移動体を駆動するサーボモータ１３と、サーボモータ１３の回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダ２１と、位置決め制御信号とエンコーダ２１からの検出信号を受けてサーボモータ１３を駆動制御するサーボドライバ２２と、直線軌道における移動体の位置を計測するレーザ距離計２３と、移動体の位置決めデータを記憶していてサーボドライバ２２に位置決め制御信号を出力する制御装置１６と、を備え、制御装置１６は、電源投入後、移動体の位置決め制御動作に先立って、レーザ距離計２３からの計測データを用いてエンコーダ２１をプリセットする。【選択図】図２
2007323111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線軌道を移動する移動体を所望の位置に位置決めする位置決め制御装置において、
移動体を駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、
位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバと、
前記直線軌道における前記移動体の位置を計測するレーザ距離計と、
前記移動体の位置決めデータを記憶していて前記サーボドライバに位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、電源投入後、前記移動体の位置決め制御動作に先立って、前記レーザ距離計からの計測データを用いてエンコーダをプリセットする、ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、サーボモータの駆動によって移動した移動体の停止位置をレーザ距離計により取得し、該レーザ距離計の計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計からの計測データに基づいて前記移動体が目標停止位置に移動するように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記移動体の停止位置が目標停止位置と一致しない場合に、そのずれ量に基づいて位置決めデータを補正する、ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線軌道を移動する移動体（例えば、スタッカクレーンやそのキャリッジなど）を所望の位置に位置決めする位置決め制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動倉庫には、物品を収納する収納枠を多数備えた収納棚との間で物品を出し入れする搬送作業を行なうためのスタッカクレーン３０が装備されている。従来のスタッカクレーン３０は、図３に示すように、走行ローラ３２を有する台車３３を有し、自動倉庫内に敷設された走行レール３４上に移動可能に載置されている。収納棚は図示していないが、紙面の奥側と手前側に相当する位置に間隔を置いて配置され、その間をスタッカクレーン３０が走行するようになっている。走行ローラ３２は、台車３３上に設置された走行モータ３５により駆動され、これにより台車３３が走行レール３４上を図の矢印Ｘ方向に移動するようになっている。台車３３には1対のマスト３６，３６が立設されており、マスト３６の上部には上部フレーム３７が取り付けられている。物品を載置するためのキャリッジ３８がマスト３６に沿って昇降可能に取り付けられている。上部フレーム３７にはシーブ３９，３９が取り付けられ、各シーブ３９にはウインチ４１から延びたワイヤ４２が掛け渡され、そのワイヤ４２の先端部にキャリッジ３８が吊下状態で支持されている。台車３３にはウインチ４１を正逆回転駆動する昇降モータ４３が設置されており、昇降モータ４３の駆動により、キャリッジ３８がマスト３６に沿って昇降するようになっている。
【０００３】
キャリッジ３８には、収納棚の収納枠に対して物品を入出庫するためのフォーク４４が装備されている。フォーク４４は、スタッカクレーン３０の両側に配置された収納棚のいずれの側にも水平方向（図３の紙面垂直方向）に進退可能なように構成されており、入出庫作業を行なうべき収納枠に対してキャリッジ３８を対向配置させた状態でフォーク４４が進退されることにより、収納部との間で物品の出し入れが行なわれるようになっている。なお、フォーク４４は図示しないフォークモータにより駆動される。
スタッカクレーン３０の上方には、ガイドレール４５が配設されており、スタッカクレーン３０が走行するときに、ガイドレール４５に沿って上部フレーム３７が案内されるようになっている。
また、スタッカクレーン３０は、走行モータ３５、昇降モータ４３、フォークモータを制御する制御装置（ＰＬＣ）４６を備えている。
【０００４】
このようなスタッカクレーンの位置決め制御に関連する先行技術が、下記特許文献１，２に開示されている。
特許文献１には、スタッカクレーンの走行モータ及び昇降モータとして誘導モータを使用し、これらをインバータ制御することにより、クレーンの走行と、キャリッジの昇降を制御するものが開示されている。
引用文献２には、スタッカクレーンの走行モータとしてＡＣサーボモータを使用することにより、ブレーキを用いずにＡＣサーボモータを停止するまで減速制御してスタッカクレーンをスムーズに所定位置に停止できるようにしたものが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０２４４６号公報
【特許文献２】特開平７−１８７３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、自動倉庫の運転のサイクルタイムの短縮が重要な課題となっており、そのためには台車の停止位置決め、キャリッジの停止位置決めを早く正確に行なうことが不可欠である。上記の特許文献１などにも記載されているように、従来の一般的なスタッカクレーンでは誘導モータをインバータ制御することにより走行及び昇降の位置決め制御を行う。一方、上記の特許文献２のように、走行モータ、昇降モータとして位置決め制御用サーボモータ（以下、サーボモータという）を使用すれば、位置決め制御を早く正確に行うことができる。
サーボモータでは、正確な位置決め制御を行うために、回転量を検出するエンコーダが取り付けられている。エンコーダには絶対位置をカウントにより検出するアブソリュート型エンコーダと、相対位置をカウントにより検出するインクリメンタル型エンコーダがあるが、サーボモータでは主にインクリメンタル型エンコーダが採用されている。
【０００７】
しかしながら、インクリメンタル型エンコーダを採用したサーボモータでは、電源投入時に絶対的な位置を判別できないために、電源投入後、予め基準位置として設定した原点位置に移動体（スタッカクレーン本体、キャリッジなど）を一旦復帰させる原点復帰動作を行ない、エンコーダをプリセットする必要がある。このため、スタッカクレーンのように移動体の移動距離が長いものでは、エンコーダのプリセットに長時間を要するという問題があった。また、移動体に取り付ける検出片、検出片を検出する原点センサを配置する必要があるという問題があった。
【０００８】
また、サーボモータには、サーボモータを駆動制御するためのサーボドライバが接続されるが、このサーボドライバに位置決めデータを記憶させる必要があるため、サーボドライバの記憶容量に制限されていた。この位置決めデータを記憶させるときは、直接サーボドライバに位置決め位置をティーチングする必要があり、また、この位置決めデータを制御装置側で監視することが困難であった。また、位置決めデータの補正を簡単に行うことができなった。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、エンコーダのプリセットに要する時間を大幅に短縮することができ、原点センサを配置する必要が無く、位置決めデータの記憶容量が制限されることが無く、位置決めデータを制御装置側で監視することができ、位置決めデータの補正を容易に行うことができる位置決め制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる位置決め制御装置は、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明にかかる位置決め制御装置は、直線軌道を移動する移動体を所望の位置に位置決めする位置決め制御装置において、移動体を駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバと、前記直線軌道における前記移動体の位置を計測するレーザ距離計と、前記移動体の位置決めデータを記憶していて前記サーボドライバに位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電源投入後、前記移動体の位置決め制御動作に先立って、前記レーザ距離計からの計測データを用いてエンコーダをプリセットする、ことを特徴とする。
【００１１】
このように、フィードバック制御により移動体の位置決めを行なう位置決め制御用サーボモータを採用しているので、位置決め制御を早く正確に行うことができる。
また、電源投入後、移動体の位置決め制御動作に先立って、レーザ距離計からの計測データを用いてエンコーダをプリセットするので、従来行なっていた原点復帰動作が不要である。したがって、電源投入後、エンコーダのプリセットを短時間に行なうことができる。また、原点センサを設置する必要が無い。
また、従来、サーボドライバに記憶していた位置決めデータを、記憶容量の大きい制御装置に記憶するようにしたので、記憶容量の制限を解消することができ、位置決めデータを格段に多く記憶することができる。
【００１２】
（２）また、上記の位置決め制御装置において、前記制御装置は、サーボモータの駆動によって移動した移動体の停止位置をレーザ距離計により取得し、該レーザ距離計の計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計からの計測データに基づいて前記移動体が目標停止位置に移動するように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
このように、サーボモータのフィードバック制御による停止位置の監視に加え、レーザ距離計においても停止位置の監視を行うので、２重の停止位置監視が可能である。そして、レーザ距離計の計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計の計測データに基づいて移動体の位置を修正するので、精度の高い位置決めを行なうことができる。
【００１４】
（３）また、上記の位置決め制御装置において、前記制御装置は、前記移動体の停止位置が目標停止位置と一致しない場合に、そのずれ量に基づいて位置決めデータを補正する、ことを特徴とする。
【００１５】
位置決めデータは制御装置に記憶されているので、その補正も容易に行なうことができる。また、移動体の停止位置が目標停止位置と一致しない場合に、そのずれ量に基づいて位置決めデータを補正するので、次回の同じ位置への位置決めの際には、再度の位置修正を行なうことなく迅速かつ正確に目標停止位置に移動体を位置決めできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エンコーダのプリセットに要する時間を大幅に短縮することができ、原点センサを配置する必要が無く、位置決めデータの記憶容量が制限されることが無く、位置決めデータを制御装置側で監視することができ、位置決めデータの補正を容易に行うことができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の位置決め制御装置をスタッカクレーンのキャリッジに適用した実施形態を示す図である。
このスタッカクレーン１は、走行ローラ２を有する台車３を有し、自動倉庫内に敷設された走行レール４上に移動可能に載置されている。ここでは収納棚は図示していないが、紙面の奥側と手前側に相当する位置に間隔を置いて配置され、その間をスタッカクレーン１が走行するようになっている。
【００１９】
走行ローラ２は、台車３上に設置された走行モータ５により駆動され、これにより台車３が走行レール４上を図の矢印Ｘ方向に移動するようになっている。台車３には1対のマスト６，６が立設されており、マスト６の上部には上部フレーム７が取り付けられている。物品を載置するためのキャリッジ８がマスト６に沿って昇降可能に取り付けられている。上部フレーム７にはシーブ９，９が取り付けられ、各シーブ９にはウインチ１１から延びたワイヤ１２が掛け渡され、そのワイヤ１２の先端部にキャリッジ８が吊下状態で支持されている。台車３にはウインチ１１を正逆回転駆動する昇降モータ１３が設置されており、昇降モータ１３の駆動により、キャリッジ８がマスト６に沿って昇降するようになっている。
【００２０】
キャリッジ８には、収納棚を構成する収納枠に対して物品を入出庫するためのフォーク１４が装備されている。フォーク１４は、スタッカクレーン１の両側に配置された収納棚のいずれの側にも水平方向（図１の紙面垂直方向）に進退可能なように構成されており、入出庫作業を行なうべき収納枠に対してキャリッジ８を対向配置させた状態でフォーク１４が進退されることにより、収納部との間で物品の出し入れが行なわれるようになっている。なお、フォーク１４は図示しないフォーク１４モータにより駆動される。
スタッカクレーン１の上方には、ガイドレール１５が配設されており、スタッカクレーン１が走行するときに、ガイドレール１５に沿って上部フレーム７が案内されるようになっている。
また、スタッカクレーン１は、走行モータ５、昇降モータ１３、フォークモータを制御する制御装置１６を備えている。
【００２１】
図２は、本実施形態にかかる位置決め制御装置２０のブロック図である。この位置決め制御装置２０は、直線軌道を移動する移動体を所望の位置に位置決めするためのものである。本実施形態では、上述したキャリッジ８が移動体に該当する。
図２に示すように、位置決め制御装置２０は、移動体であるキャリッジ８を駆動するためのサーボモータ（昇降モータ）１３と、サーボモータ１３の回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダ２１と、位置決め制御信号とエンコーダ２１からの検出信号を受けてサーボモータ１３を駆動制御するサーボドライバ２２と、直線軌道（ここではキャリッジ８の昇降軌道）におけるキャリッジ８の位置を計測するレーザ距離計２３と、キャリッジ８の位置決めデータを記憶していてサーボドライバ２２に位置決め制御信号を出力する制御装置１６とを備えている。
【００２２】
サーボモータ１３は、同期形ＡＣサーボモータ１３などが好適である。エンコーダ２１は、サーボモータ１３の回転軸に連結されその回転量に応じたパルス信号を出力する。
サーボドライバ２２は、制御装置１６からの位置決め制御信号（移動量）を受信するとともに、エンコーダ２１からのフィードバックパルス信号を受信し、必要な演算を実行してサーボモータ１３をフィードバック制御により駆動制御する。このように、サーボモータ１３、エンコーダ２１及びサーボドライバ２２により、キャリッジ８を所望の位置に位置決めするサーボ機構が構成されている。
【００２３】
本実施形態におけるレーザ距離計２３は、スタッカクレーン１の適宜の位置に設置され、その設置位置からキャリッジ８までの距離を計測することにより、キャリッジ８の位置を正確に計測できるようになっている。本実施形態ではレーザ距離計２３はスタッカクレーン１の台車３にレーザ照射方向が真上を向くように設置されており、キャリッジ８の下面に取り付けた反射板２４からの反射光を受光部で受けるようになっている。レーザ距離計２３の計測データは、制御装置１６に送信される。なお、レーザ距離計２３は、上部フレーム７側に設置されてもよい。
【００２４】
制御装置１６は、例えばＰＬＣであり、キャリッジ８の位置決めデータを記憶している。この位置決めデータの制御装置１６へのティーチングは、自動倉庫におけるスタッカクレーン１の設置後、記憶させるべき各停止位置に、キャリッジ８を順次移動して停止させ、各位置においてレーザ距離計２３によりキャリッジ８の位置を計測し、その計測値を制御装置１６に記憶させることにより行なうことができる。従来、位置決めデータはサーボドライバ２２に記憶していたが、本発明では記憶容量の大きい制御装置１６に記憶するようにしたので、記憶容量の制限を解消することができ、位置決めデータを格段に多く記憶することができる。
制御装置１６は、キャリッジ８を所望の位置に位置決めするときに、サーボドライバ２２に位置決め制御信号（移動量）を送信する。なお、サーボドライバ２２の電子ギヤの機能を使用し、レーザ距離計２３とサーボドライバ２２側の値を合わせることができる。
【００２５】
次に、本実施形態にかかる位置決め制御装置２０の動作、作用、効果について説明する。
上述したように、エンコーダ２１はインクリメンタル型であるので、電源投入後、キャリッジ８の位置決め制御動作に先立ってエンコーダ２１をプリセットする必要がある。このプリセットは、次のように行なわれる。
制御装置１６は、電源投入後、キャリッジ８の位置決め制御動作に先立ってレーザ距離計２３によりキャリッジ８の位置を計測し、この計測データを用いてエンコーダ２１をプリセットする。
このように、本発明によれば、従来行なっていた原点復帰動作が不要であるので、電源投入後、エンコーダ２１のプリセットを短時間に行なうことができる。また、原点センサを設置する必要が無い。
【００２６】
次に、キャリッジ８を昇降させて、所望の位置に位置決めする。なお、スタッカクレーン１の台車３走行方向の位置決めは、キャリッジ８の昇降の位置決めと同時に、あるいは、時間的に前後して、制御装置１６による走行モータ５の駆動制御により行われる。
制御装置１６は、図示しない上位コンピュータからの入出庫指令を受けて、サーボドライバ２２にキャリッジ８の位置決め制御信号（移動量）を送信する。サーボドライバ２２は、制御装置１６からの信号を受信するとともに、エンコーダ２１からのフィードバックパルス信号を受信し、必要な演算を実行してサーボモータ１３をフィードバック制御により駆動制御する。
【００２７】
続いて、制御装置１６は、サーボモータ１３の駆動によって移動したキャリッジ８の停止位置をレーザ距離計２３により取得し、レーザ距離計２３の計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計２３からの計測データに基づいてキャリッジ８が目標停止位置に移動するようにサーボドライバ２２に制御信号を出力する。
このように、サーボ機構のフィードバック制御による停止位置の監視に加え、レーザ距離計２３においても停止位置の監視を行うので、２重の停止位置監視が可能である。そして、レーザ距離計２３の計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計２３の計測データに基づいてキャリッジ８の位置を修正するので、精度の高い位置決めを行なうことができる。
【００２８】
また、制御装置１６は、上記のようにキャリッジ８の停止位置が目標停止位置と一致しない場合に、そのずれ量に基づいて位置決めデータを補正する。
このように、位置決めデータは制御装置１６に記憶されているので、その補正も容易に行なうことができる。また、上記のように位置決めデータを補正するので、次回の同じ位置への位置決めの際には、再度の位置修正を行なうことなく迅速かつ正確に目標停止位置にキャリッジ８を位置決めできる。
【００２９】
また、サーボドライバ２２の側において何らかの原因により制御不能な状態に陥った場合でも、レーザ距離計２３によりキャリッジ８を監視することにより、キャリッジ８を安全に停止させることができる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エンコーダのプリセットに要する時間を大幅に短縮することができ、原点センサを配置する必要が無く、位置決めデータの記憶容量が制限されることが無く、位置決めデータを制御装置側で監視することができ、位置決めデータの補正を容易に行うことができるという優れた効果が得られる。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、スタッカクレーンのキャリッジの位置決め制御に本発明を適用したが、位置決めすべき移動体を上記の台車とし、台車の位置決め制御にも適用できる。また、その他、天井クレーンの直線運動式台車など、直線軌道を移動する移動体の位置決め制御に広く適用できる。
【００３２】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の位置決め制御装置を適用したスタッカクレーンを示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる位置決め制御装置のブロック図である。
【図３】従来のスタッカクレーンを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  スタッカクレーン
２  走行ローラ
３  台車
４  走行レール
５  走行モータ
６  マスト
７  上部フレーム
８  キャリッジ
９  シーブ
１１  ウインチ
１２  ワイヤ
１３  サーボモータ（昇降モータ）
１４  フォーク
１５  ガイドレール
１６  制御装置
２０  位置決め制御装置
２１  エンコーダ
２２  サーボドライバ
２３  レーザ距離計
２４  反射板
【図１】
2007323111.tif 000003
【図２】
2007323111.tif 000004
【図３】
2007323111.tif 000005